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日韩隧道施工方法(道路轨道系统)

汽车自行系统


* 青函隧道

由于该隧道是国际高速公路项目的一部分,最理想的运输方式是车辆能够依靠自身动力通行。因此,必须首先考虑这一点。迄今为止,日本已建成许多汽车隧道,其尺寸已基本标准化,如图1所示。当日通行量低于1万辆时,隧道将采用双向单车道设计,仅此一条隧道即可满足双向通行需求。随着通行量增加,将增建一条同类型隧道,并改为双向双车道。

此外,由于该隧道为水下隧道,因此必须设置先导隧道和施工隧道。以青函隧道为例,其布局很可能如图2所示。先导隧道和施工隧道在隧道开通后仍可用于通风或管道铺设,以及进行维护工作。以日韩隧道为例,可以考虑对光通信电缆、超导电力传输设施、天然气供应设施和饮用水输送设施等各种设施进行联合管理,以应对未来的全球变暖,从而解决未来的通信和能源问题。

 
 


* 本州四国大桥

然而,本案例中最大的问题在于通风。由于汽车会排放尾气,长隧道需要大型通风系统。图3展示了日本公路公社承建的关越隧道的通风系统,该系统规模相当庞大(图中还展示了英法海底隧道东京湾海底隧道的通风系统作为参考)。该通风系统采用竖井送风和排风方式,其建设成本略低于水平通风系统。然而,日韩隧道的长度将是上述隧道的数十倍,因此其通风系统的成本将极其高昂。此外,一个关键的缺点是,由于它是水下隧道,无法建造竖井和斜井。总通风量取决于交通流量,但通常需要1000至2000立方米/秒。在陆地隧道中,隧道被分成1至2公里长的段,并安装竖井从地面送风和排风。如果我们估计总长度是关越隧道的 20 倍,单位长度的鼓风机功率是关越隧道的 3 倍,那么仅电力成本每年就会超过 100 亿日元,这清楚地表明这是一个不切实际的计划。


 

隧道内行驶方法

所有让车辆在隧道内自动驾驶的方法都面临各种挑战。然而,由于隧道预计将在20到30年后通车,预计在此期间将开发出一种新的智能交通系统(ITS),以实现隧道内的自动驾驶。此外,集电式电动汽车的实际应用也被认为是一种相当现实的用途。然而,隧道是封闭空间,由于心理压力等因素,长时间手动驾驶非常困难。

 

因此,虽然隧道内行驶需要自动化,但无需完全无人驾驶。由于车内已有人员,自动驾驶系统应设计为辅助人类驾驶,并与人类操作协调配合。为此
,隧道设计需充分考虑人体工程学,包括先进高速公路系统(AHS)、照明和交通信号灯布置。因此,前文提及的简易电动汽车引导系统将作为自动驾驶的辅助手段之一。此外,还需引入导轨信号安全设备,以防止车辆在前进和后退方向发生碰撞。另一个
 
问题是,日本的道路为左侧通行,而韩国的道路为右侧通行。根据日本国内法律,车辆在日韩隧道行驶时,在到达对马岛之前自然是左侧通行。因此,在对马岛和巨济岛之间的某个地点需要进行左右转换。如果途中需要办理海关手续,则该地点将作为转换点。此时,所有车辆停车,乘客下车,左右互换操作变得简单。然而,如果边​​境通行几乎完全自由,就像目前欧洲国家那样,就必须设置一个立交桥,允许车辆左右互换。在这种情况下,务必确保驾驶员完全理解左右方向已互换,并采取一切预防措施,避免事故发生。

轨道(铁路)系统

修建铁路隧道的历史源远流长。目前,世界上最长的隧道是青函隧道,全长53.85公里。日韩隧道全长250公里,但会穿过壹岐岛和对马岛。由于壹岐岛和对马岛呈线性关系,预计隧道不会延伸至地面,而是位于地下。然而,这与陆地上的地下隧道并无二致,因此最长的水下距离约为70公里,从对马岛到巨济岛。由此可见,借鉴青函隧道的经验来修建铁路隧道,预计技术难题不会太多。图4展示了按照新干线标准建造的青函隧道的横截面图

客运

日韩隧道最好采用几乎相同的标准建造。需要注意的是,如果采用隧道掘进机(TBM)进行机械开挖,隧道横截面将呈圆形,如图5所示。然而,正如后文将要讨论的(在调查阶段并未考虑引入法国制造的TGV高速列车,未来的调查将将其与TGV进行比较),直达韩国的列车净空高度略低于日本新干线,因此隧道横截面也可以略小一些。此外,还可以考虑使用日本新干线列车到达釜山,而韩国国铁站台上方的车辆净空高度与日本新干线几乎相同。

 

因此,预计上述横截面将用于隧道建设。由于隧道段将铺设电气化轨道(如横截面图所示),自然需要架设架空接触网并为其供电。隧道内运行的车辆为新干线列车,因此电气系统将采用25千伏交流电。为此,每隔20至30公里需要安装容量约为3万千伏安的变电站。
此外,根据目前处于试验阶段的山梨磁悬浮线路的进展情况(参见:未来日韩隧道概念图),该隧道可能会对日韩之间乃至整个东北亚地区的先进交通网络系统产生重大影响。

关于直线型磁悬浮列车,主要由学术专家组成的“超导磁悬浮铁路实用技术评估委员会”第八届委员会(2000年)对其评估如下:“虽然在长期耐久性和一些经济性方面仍存在一些问题需要考虑,但作为超高速公共交通系统,其技术应用前景已得到证实。”为了解决长期耐久性、降低成本和改善车辆空气动力学特性等问题,从2000年起,将在试点路段继续进行约五年的实用化运行试验(参考网站:国土交通省“直线型磁悬浮列车”网站)。

青函隧道全长54公里,电力由隧道两侧安装的变电站提供。而日韩隧道则可通过在九州、壹岐岛和对马岛之间的陆地上安装变电站为隧道供电。然而,在对马岛和巨济岛之间,隧道的水下部分长达70公里,需要在隧道中间设置一到两个变电站。因此,必须在海底预留大约20米×15米×30米的空间,并将高压电缆铺设到该位置。此外,如果修建铁路,客运服务将贯穿整个海底,因此无需设置终点站(但是,随着法国制造的TGV高速列车的引入,其信号和控制系统存在差异,因此未来能否实现双向运行仍需进一步考虑)。

货物运输

关于货运,如果修建一条连接韩国铁路和新干线(子弹头列车)的隧道,经由日韩隧道,货运列车即可直达韩国境内任何目的地,因为新干线和韩国铁路(包括高速列车)均为标准轨距(1435毫米)。然而,由于日本新干线最初是作为客运铁路建造的,因此存在一些问题,例如不适合一般货运。反之,由于日本传统铁路的轨距为窄轨(1066毫米),也无法直接运行货运列车。因此,

鉴于集装箱运输将是主要的运输方式,需要在九州一侧建立一个集装箱转运基地。这将需要一个相当大的转运基地,但一种方案是利用筑峰煤田的剩余铁路货运设施。

届时,在日本一侧装载在货车上的集装箱将被转运到开往韩国一侧的货车上。铁路货车之间的集装箱转运在全球范围内并不常见,但西班牙-法国边境的国际货运转运实践可以作为参考。此外,该基地还负责将来自九州北部和中国西部地区、经卡车运输至韩国的集装箱转运至铁路货车,反之亦然。从货运角度来看,这实际上意味着韩国的铁路网已延伸至九州北部的该基地。通过日韩隧道以铁路运输大宗散货(煤炭、水泥、矿石、粮食等)并不合适。考虑到国内大宗货物运输主要依靠沿海航运,同样的道理也适用于日韩之间的货物运输。

汽车火车

铁路通常可以用货车运输汽车。因此,汽车可以只通过隧道段进行铁路运输,出隧道后自行驾驶前往目的地。例如,在英吉利海峡铁路(欧洲)隧道(见图)上运行的穿梭列车(Le Shuttle)就采用了汽车列车系统:汽车装载在双层(有时是单层大型)货车上,乘客则乘坐客车。客车装卸货车的工作由工作人员完成,之后工作人员自行驾驶。在欧洲,卧铺车厢很常见。乘客在卧铺车厢过夜,第二天早上到达目的地附近,然后自行驾驶前往目的地。同样的系统也适用于隧道运输。当然,由于铁路提供直通服务,因此可以将该系统扩展到更长的距离,例如使用卧铺车厢,而不仅仅局限于隧道内。货车也可以采用类似的方法,只在隧道内进行铁路运输。然而,大型卡车装载到普通货车上时,有时会超出车辆净空限制,因此需要采用一些方法,例如降低货车底板或使用“袋鼠式”装载系统,即只将车轮降至底板以下。以这种方式将车辆装载到货车上时,必然需要一个空间来停放等待装载的车辆。这可以称为一个临时停靠站。所需空间的大小取决于运输量,但对于客车而言,通常足以容纳200至300辆车,需要10,000至15,000平方米的面积。此外,还需要为乘客和卡车司机提供休息设施。这类似于高速公路上的服务区。







日韩隧道拟建路线沿线开发规划(韩国)

韩国政府计划修建一条连接釜山和巨济岛的高速公路(全长 8.2 公里),预计于 2009 年完工。该项目将包括两座斜拉桥,每座长 230 米和 475 米,以及一条 3.4 公里、深度 40 米的沉管隧道。

连接釜山和巨济岛的巨济大桥破土动工——长8.2公里,双向四车道,预计2010年竣工——

2003年11月27日,连接釜山加德岛和庆尚南道巨济岛的巨加桥奠基仪式在釜山新港公关中心前举行。该项目预计
 
到2010年将耗资1.4469万亿韩元(约合1447亿日元)。
这条公路全长8.2公里,双向四车道,连接釜山江西区加德岛清加洞和庆尚南道巨济岛长木面裕

 
浩里。整条线路中,从加德岛到大竹岛的3.7公里路段将采用“沉管隧道”施工,这是韩国首次采用陆上结构并固定于海底的方式;而从大竹岛经中竹岛、智岛到长木的4.5公里路段将采用两座“斜拉桥”施工。

该项目由“GK Marine Highway”财团承建,该财团由包括大宇建设、大林产业和斗山建设在内的八家韩国国内企业组成,投资额达9996亿韩元。韩国政府、釜山市政府和庆尚南道政府将提供4473亿韩元的配套资金。虽然这条公路建成后将归釜山市和庆尚南道所有,但将采用“建设-运营-移交”(BOT)模式,由承包商负责收取通行费并管理运营该公路40年。

公路开通后,釜山至巨济的距离将从140公里缩短至60公里,行程时间也将从2小时10分钟缩短至50分钟。此外,该公路还有助于分流南海高速公路和京釜高速公路的交通流量,并极大地促进釜山新港、梦山新湖工业园区以及巨济造船业的进出口货物运输。此前,釜山市于2003年10月举行了釜山至巨济连接公路的一部分——加德桥的开工仪式,并正式启动建设。

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